2.3 Прогноз середньої добової температури повітря при метеорологічному забезпеченні енергосистем

Специфіка метеорологічного забезпечення енергосистем полягає в необхідності прогнозу температури не для окремих моментів доби, а середню за добу або за денну та нічну частини доби. Прогнозування синоптичними методами ряду значень через досить малі проміжки часу (наприклад, через 3 год) з подальшим осередненням, практично не здійсненно, а розраховувати середнє добове за двома екстремальними значеннями, строго кажучи, не можна. Тому застосовується спеціальна методика, в якій шляхом використання моделі добового ходу вдається уникнути осереднення температури за багатьма прогнозованими значеннями.

Формули для розрахунку середньої денної ( ) і нічної ( ) температури при рівномірному розподілі хмарності за частинами доби мають вигляд:

= Т_сх + 0,69А_D + (2.19)

= Т_зах – 0,42А_Н + 0,7τ + (2.20)

де А_D і А_Н – амплітуда добового ходу температури, що відповідає денній і нічній погоді; і - внесок адвекції (включаючи трансформацію) в середню денну і нічну температуру.

Величини А_D і А_Н залежать від кількості хмар і знаходяться шляхом множення коефіцієнта на амплітуду температури для малохмарної погоди.

Якщо погодні умови в першу і другу половину дня (або ночі) різні, то використовуються наступні співвідношення:

= Т_сх + 0,67А_D,_І + 0,02А_D,_ІІ + (2.21)

= Т_зах – 0,37А_Н,_І – 0,05А_Н,_ІІ + 0,7τ + (2.22)

Для визначення середніх денних і нічних температур повітря особливо важливий точний облік кількості хмар в перші половини дня і ночі.

Для розрахунку середньої добової температури ( ) повітря застосовується формула:

(2.23)

де D – тривалість дня (години).

Рекомендації щодо розрахунку вкладу адвективних складових в середні значення температури повітря. Нехай адвективна зміна температури (δТ)^ад відбувається на протязі дня рівномірно (рис. 2.1, пряма ОА). За день ця зміна дорівнює (δТ) (пропорційно довжині відрізку ВА). Адвективна складова середньої денної температури у 2 рази менша (відрізок ОС = ВD). Пряма СD проведена паралельно осі часу t, так що площі прямокутника ОСDВ і трикутника ОАВ рівновеликі.

Рис. 2.1 – Розрахунок додатків, пов’язаних з адвективними змінами температури, в (2.19) і (2.20).

Уявимо випадок, коли в першу половину дня спостерігається адвекція тепла в 2 рази інтенсивніша, ніж у вище розглянутому прикладі, а в другій – адвекція тепла змінюється адвекцією холоду такої ж інтенсивності; температури повітря в кінці і на початку дня виявилися рівними (процес зображений ламаною лінією ОЕВ). Таким чином, загальна адвективна зміна температури за день дорівнює нулю, але вклад адвекції в середню денну температуру не дорівнює нулю. Для знаходження цього вкладу необхідно провести паралельну осі часу пряму на такій відстані від осі, щоб площі прямокутника, обмеженого цією прямою, і трикутника ОЕВ були рівними. Такою прямою є лінія СD, а вказана відстань буде пропорційною середній температурі повітря. Отже, в обох випадках адвективні складові середньої денної температури однакові.

Приклад. Розрахунок середніх температур для Львова у квітні. Тривалість дня D = 13,8 год. Допустимо, що Т_сх = 5 °С, в першу половину дня очікується ясна погода, А_D,_І = 11,4 °С. В другій половині дня у зв’язку з проходженням холодного фронту прогнозується суцільна хмарність з опадами; А_D,_ІІ = 11,4·0,35 = 4,0 °С.

Нехай на протязі першої половини дня адвективне похолодання буде рівномірним і з урахуванням послаблення за рахунок трансформації повітря досягає -4 °С. Тому середнє значення дорівнює -2 °С. Допустимо, що у другій половині дня адвективне похолодання також рівномірне, але воно інтенсивніше і за час D/2 додатково склало -10 °С. Середнє за другу половину дня за рахунок адвекції дорівнює: (-4 – 14)·0,5 = -9 °С. Вклад адвекції в середнє значення температури за весь день дорівнює:

= (-2 - 9)·0,5 = -5,5 °С.

За формулою (2.21), підставляючи отримані значення, знаходимо середню денну температуру:

= 5 + 0,67·11,4 + 0,02·4,0 – 5,5 = 7,9 °С.

Припустимо, що майбутньої ночі збережеться хмарна погода з опадами, так що А_Н = 4 °С (як і раніше для другої половини дня). Адвективна зміна температури за всю ніч складає -3 °С, а середнє = -1,5 °С.

За формулою (2.22), враховуючи Т_зах = -1,7 °С і приймаючи τ = 1,5 °С, отримаємо:

= -1,7 – 0,42·4,0 + 0,7·1,5 – 1,5 = -3,8 °С.

Середня добова температура, згідно (2.23), дорівнює 3 °С.

Контрольні запитання

1. Перерахуйте СГЯ, обумовлені температурою повітря.

2. За якими емпіричними формулами можна дати прогноз температури повітря?

3. Як скласти прогноз середньої добової температури повітря для енергосистеми?